连体高层建筑剪力墙受力结构设计问题

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1、连体高层建筑剪力墙受力结构设计问题　　连体高层建筑的结构设计变得日趋复杂，框架、剪力墙、框一剪、筒体等已变成当前建筑设计中的主要结构形式，笔者就高层建筑剪力墙受力特点和结构设计问题作出如下探讨。　　随着人们对住宅，特别是连体高层住宅平面与空间的要求越来越高，普通框架结构和框架——剪力墙的露柱构件对建筑空问的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间使用和立面美观的要求。纯剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理墙面平整，所以连体高层建筑结构中便越来越多地采用剪力墙结构，剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、

2、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，传基础荷载更均匀、合理。这样的结构形式能使建筑取得较好的经济效果和建筑功能效果。　　　　1.高层建筑结构设计特点　　随着城市人口的增长，大规模的城市高层建筑越来越多。高层建筑在结构设计上有着以下共同特征：　　水平荷载成为决定因素。　　轴向变形不容忽视。　　侧移成为控制指标。　　结构延性是重要设计指标。伴随着这些设计特点逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构形式，即“短肢剪力墙结构”形式。短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5～8倍的剪力墙结构，常用的有“T”形、“L”

3、形、“十”形、“Z”形、折线形、“一”字形。　　　　2.高层建筑冀力墙结构设计计算原则　　剪力墙结构设计时，应根据规范要求综合考察结构是否合理，就结构设计中的几个重要技术指标调整原则简述如下。　　楼层最小剪力系数的调整原则在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下尽可能少布置剪力墙，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值，能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入，同时降低工程造价。　　剪力墙连梁超限的调整原则剪力墙连梁的跨高比不宜小于，跨高比小于的连

4、梁很容易出现剪力和弯矩超过规范限值。《高规》规定跨高比不小于5的连梁宜按框架梁进行设计，即跨高比不小于5的连梁刚度不应折减。而跨高比在5～6之间时，若连梁刚度不折减则也容易出现剪力或弯矩超限。该条文若能在实际工程设计中充分利用，则对节省工程造价有非常明显的影响，即将跨高比不大于5的连梁和减小剪力墙墙肢长度使连梁跨高比变为大于6的框架梁，而后者的钢筋及混凝土用量均小于前者，能节省工程投资。　　楼层层间最大位移与层高之比的调整原则规范规定多遇地震作用标准值产生的楼层最大的弹性层间位移在计算时，除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形，

5、应计入扭转变形。对于一般的高层建筑，重点是楼层间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的，但竖向构件足够多而布置不合理，则会造成扭转变形过大，同样不能满足层问位移的要求。因此，对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小，而不能仅根据层问位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。　　　　3.剪力墙结构设计建议　　剪力墙合理定位剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。对一般的矩形、L形、T形等平面宜沿两个轴线方向布置；对三角形、Y形平面宜沿三个轴线方向布置，对正多边形，圆形

6、及弧形平面可沿径向及环向布置。　　剪力墙的平面布置应尽可能均匀、对称，尽量使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭矩。内外剪力墙应尽量拉通、对直。　　剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。如何判断结构的侧向刚度是否适宜，剪力墙数量是否合适呢？规则结构周期的经验公式：T1=容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均

7、匀的墙段。洞口连粱宜采用弱连梁，使其可近似认为分成了独立墙段。此外，墙段长度小时，受弯产生的裂缝宽度较小，墙体的配筋能够较充分地发挥作用。而对于剪力墙结构中，有少量长度大于8m的大墙肢，计算中楼层剪力主要由这些大墙肢承受。　　其他小的墙肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震时，大墙肢容易首先遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，使整个结构形成各个击破，这是极不利的。当墙肢长度超过8m时。有两种处理方法：开施工洞或开计算洞。开施工洞，即在施工时墙上留洞，完工时砌填填充墙，把长墙肢分成短墙肢。开计算洞，即结构计算时设有洞，施工时仍为混凝土墙，这样计

8、算，可使其它小墙肢的配筋得到加强。适用于地下室外墙等，不能开施工洞的位置。　　剪力墙连梁超筋的处理剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋，